(57)【要約】【課題】自動車の車速が高いときの目標圧縮比をより高く設定して、燃費の一層の向上を図る。【解決手段】内燃機関は圧縮比可変機構を有し、回転速度および負荷をパラメータとする圧縮比マップから目標圧縮比が設定されるが、車速を考慮せずに同一の目標圧縮比とすると、急加速が行われる可能性が少ない高車速時においても、比較的低い圧縮比設定となるので、燃費が悪化する。本発明は、車速に応じて、目標圧縮比を補正し、あるいは目標圧縮比マップを切り換えるようにし、高車速時の圧縮比特性は、低車速時の特性に比べて、高圧縮比となる回転速度・負荷の領域が、相対的に広いものとなっている。これにより、低車速状態では急加速に対し確実にノッキングが回避され、高車速時には、燃費がより向上する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構を備え、機関運転条件に応じた目標圧縮比に制御する自動車用の可変圧縮比内燃機関の制御装置において、
車速に応じて、上記目標圧縮比を補正する補正手段を備えたことを特徴とする可変圧縮比内燃機関の制御装置。
【請求項２】
圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構を備え、目標圧縮比マップに基づき機関運転条件に応じた目標圧縮比に制御する自動車用の可変圧縮比内燃機関の制御装置において、
車速に応じた異なる特性の目標圧縮比マップを複数備え、実際の車速に応じて、目標圧縮比マップを切り換えるようにしたことを特徴とする可変圧縮比内燃機関の制御装置。
【請求項３】
高車速における目標圧縮比の設定の方が、低車速における目標圧縮比の設定に比べて、高圧縮比となる回転速度・負荷の領域が、相対的に広いことを特徴とする請求項１または２に記載の可変圧縮比内燃機関の制御装置。
【請求項４】
所定時間ΔＴの間のアクセルペダル開度の変化量が所定量Δθ以下のときは、アクセルペダル開度に応じた圧縮比の変更を行わないことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の可変圧縮比内燃機関の制御装置。
【請求項５】
車速が高いほど上記所定量Δθの値を大きく設定することを特徴とする請求項４に記載の可変圧縮比内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、圧縮比を可変制御できるレシプロ式可変圧縮比内燃機関の制御装置、特に自動車用可変圧縮比内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レシプロ式内燃機関の熱効率つまり燃費を向上するとともに、ノッキング等の異常燃焼を回避するために、機関運転条件に応じて最適な圧縮比に可変制御し得る可変圧縮比内燃機関が、例えば特許文献１に開示されている。このような可変圧縮比内燃機関の制御装置においては、機関の回転速度および負荷をパラメータとして予め最適な圧縮比を割り付けた圧縮比マップを備え、この圧縮比マップから読み出した目標圧縮比となるように、可変圧縮比機構のアクチュエータが制御されることになる。
【０００３】
一般に部分負荷時には、熱効率向上のために高圧縮比に制御され、高負荷時には、ノッキング回避のために低圧縮比に制御される。
【特許文献１】特開２００２−２８５８７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来は、目標圧縮比の設定に際して、車両の車速は考慮されておらず、高車速であっても低車速であっても同じ目標圧縮比に設定されていた。急加速は、通常は車速が低い状態で行われ、高車速の状態からは急加速が行われることは少ない。従来のものでは、低車速での急加速の際にノッキング回避が可能な圧縮比の設定とする必要があるため、一般に急加速が行われない高車速の条件においては、最適圧縮比よりも低圧縮比の設定となってしまい、それだけ熱効率が低下し、燃費が悪化する、
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そこで、この発明は、自動車の車速を考慮して、より最適な圧縮比に制御するようにしたものである。
【０００６】
すなわち、この発明は、圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構を備え、機関運転条件に応じた目標圧縮比に制御する自動車用の可変圧縮比内燃機関の制御装置において、車速に応じて、上記目標圧縮比を補正する補正手段を備えたことを特徴としている。
【０００７】
あるいは、車速に応じた異なる特性の目標圧縮比マップを複数備え、実際の車速に応じて、目標圧縮比マップを切り換えるようにしたものである。
【０００８】
そして、望ましくは、高車速における目標圧縮比の設定の方が、低車速における目標圧縮比の設定に比べて、高圧縮比となる回転速度・負荷の領域が、相対的に広いものとなっている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、低車速状態からの急加速の際のノッキングを確実に回避できると同時に、急加速が一般に行われない高車速状態での目標圧縮比をより高く設定することが可能となり、燃費の一層の向上が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
図１は、この発明に係る内燃機関の可変圧縮比機構の一例を示す構成説明図であり、前述した特許文献１等により公知となっている複リンク式ピストン−クランク機構を利用した可変圧縮比機構を示している。なお、この図は、ピストン−クランク機構のリンク構成を主に示しており、従って、各部材の寸法比等は一部誇張して描かれている。
【００１２】
この可変圧縮比機構は、ピストン３にピストンピン４を介して一端が連結されたアッパリンク５と、このアッパリンク５の他端に第１連結ピン１０を介して揺動可能に連結されるとともに、クランクシャフト１のクランクピン１１に揺動可能に連結されたロアリンク２と、一端が上記ロアリンク２に第２連結ピン９を介して連結されるとともに、他端が内燃機関本体（例えばシリンダブロック）に揺動可能に連結されて、ロアリンク２の自由度を規制するコントロールリンク６と、を備えている。上記ピストン３は、図示せぬシリンダ内を上下に摺動し、燃焼室を画成している。上記コントロールリンク６の他端は、詳しくは、シリンダブロック（図示せず）下部に配置したコントロールシャフト７の偏心カム８に揺動可能に支持されており、上記偏心カム８の回動位置によってコントロールリンク６下端の揺動支点位置が変化し、これに伴ってピストン３の上死点位置、ひいては圧縮比が変化する構成となっている。なお、上記クランクシャフト１は、図の時計回り方向に回転する。
【００１３】
上記ロアリンク２は、例えば、クランクピン１１の中心を通る平面に沿って２つの部品に２分割され、図示せぬボルトによって組み立てられている。なお、図中の太い実線は、いわゆるスケルトン図として各リンクを示したものである。
【００１４】
上記可変圧縮比機構による内燃機関の目標圧縮比は、機関の運転条件に応じて制御されるが、この実施例では、機関の回転速度と負荷とをパラメータとして最適な目標圧縮比を割り付けた目標圧縮比マップが予めコントロールユニット（図示せず）内に記憶されており、この目標圧縮比マップに基づいて目標圧縮比が設定される。そして、自動車の車速を示す信号が上記コントロールユニットに入力され、この車速に応じて、目標圧縮比が補正される。
【００１５】
図２は、車速に応じた目標圧縮比の特性の傾向を示したものであって、図示するように、回転速度と負荷（例えばアクセルペダル開度）をパラメータとして、目標圧縮比は、低速低負荷側で高圧縮比となり、高速高負荷側で低圧縮比となる。そして、高車速における目標圧縮比の設定の方が、低車速における目標圧縮比の設定に比べて、高圧縮比となる回転速度・負荷の領域が、相対的に広いものとなっている。なお、図２は、説明の単純化のために圧縮比を高・低の２段階で示しているが、より多段階に制御し得ることは言うまでもない。
【００１６】
すなわち、通常、低負荷高圧縮比状態から加速を開始したときに、ノッキング発生を回避するために低圧縮比化を行うが、急速な加速要求が出された場合には、負荷上昇に対して圧縮比低下が間に合わず、ノッキングに至る可能性がある。そのため、目標圧縮比の設定としては、このような急加速時に備えて、ある程度の余裕を見込んで最適圧縮比よりも低めに設定する必要がある。
【００１７】
しかしながら、一般的な運転のパターンを考えると、急加速は低車速状態でなされることが多く、高速道路を定速走行する場合のように高車速の状態では、そこからさらに急加速することは非常に少ない。従来は、このように急加速の可能性がない高車速定速走行（機関は一般に低負荷状態である）においても、最適圧縮比よりも低圧縮比に設定されてしまうため、燃費が悪化する。
【００１８】
そこで、車速に応じて、高車速時には相対的に高い圧縮比設定とすることによって、高速道路での定速走行ないしは緩加速時のような高車速走行時における燃費を向上することができる。前述したように、この状態からは、急加速されることが殆ど無いため、ノッキングの虞はない。
【００１９】
一方、低車速時には高車速時よりも相対的に低い圧縮比設定とすることで、急加速が行われた場合でも、ノッキングを確実に回避することが可能になる。
【００２０】
なお、高車速用、低車速用などのように、車速に応じて複数の目標圧縮比マップを設定し、検出した実際の車速に応じてマップを切り換えるようにしてもよい。
【００２１】
また、図４は、アクセルペダル開度θａが微小変化した場合の目標圧縮比の設定を説明するもので、図４に実線で示すように、所定時間ΔＴの間のアクセルペダル開度θａの変化量Δθａが所定量Δθ以下のときは、アクセルペダル開度θａに応じた圧縮比の変更を行わない。換言すれば、アクセルペダル開度θａの変化が無視され、圧縮比は一定に維持される。なお、破線のように、所定時間ΔＴよりも短い期間ΔＴ１，ΔＴ２の間にアクセルペダル開度θａが所定量Δθ変化したときには、このアクセルペダル開度θａつまり負荷の変化に応じて目標圧縮比も変化する。
【００２２】
すなわち、アクセルペダル開度θａの微小な変化に対応して圧縮比が最適になるように圧縮比制御をすると、圧縮比可変に要するアクチュエータの消費エネルギが増大してしまい、逆に燃費が悪化してしまう。そこで、アクセルペダル開度θａの変化量Δθａが所定量Δθ以下であるときには、アクセルペダル開度θａに応じて圧縮比が敏感に応答しないようにすることによって、アクチュエータの消費エネルギを低減することができる。例えば、ほぼ一定車速で走行しているときのアクセルペダル開度変化のように、運転者が意図しないアクセルペダル開度θａの多少のばらつきは、制御上、無視され、圧縮比は変化しない。これにより、圧縮比可変制御に要するエネルギ消費を低減することができ、燃費を向上することができる。なお、アクセルペダル開度θａの変化が大きい場合には、アクチュエータの駆動にエネルギを消費してでも圧縮比を最適化した方が燃費が向上することになる。
【００２３】
上記のようにアクセルペダル開度θａが微小変化するときの圧縮比変更を行うか否かの閾値となる上記の所定量Δθの値は、車速に応じて変更することが望ましい。具体的には、図５に示すように、車速が高いほど上記所定量Δθの値を大きく設定する。なお、図５には、高車速時の所定量ΔθをΔθｈ、低車速時の所定量ΔθをΔθｌとして示す。
【００２４】
すなわち、高速巡航時には、一定速度を維持するために路面の勾配に応じてエンジン負荷を増減できれば十分であり、さらに車速を上げるために急加速を行う必要性は少ない。そのため、高車速時には、低車速時に比較して、アクセルペダル開度θａの変化に応じて敏感に圧縮比を変化させる必要性が少ない。そこで、高車速になるほど所定量Δθの値を増大して圧縮比可変操作回数を減少することによって、アクチュエータの消費エネルギを低減できるとともに、ノッキングを回避しつつ高圧縮比状態を最大限に維持することによって燃費をより向上することができる。
【００２５】
図３のフローチャートは、上記のような車速を考慮した圧縮比制御の流れを示したもので、まずステップ１で、そのときの圧縮比ε０、機関回転速度Ｎ０、ギヤ比Ｘ０、車速Ｖ０、アクセルペダル開度θａ、アクセルペダル開度変化量Δθａ、をそれぞれ検出する。ステップ２で、車速が大であるか判定し、高車速であれば、ステップ３へ進んで目標圧縮比を高圧縮比側へ補正し、かつステップ４で、閾値となる所定量Δθをより大きな値として設定した上で、ステップ５へ進む。
【００２６】
低車速であれば、ステップ２からそのままステップ５へ進むので、目標圧縮比は、目標圧縮比マップの値がそのまま用いられ、かつ所定量Δθは、相対的に小さな値となる。
【００２７】
ステップ５では、アクセルペダル開度θａの変化量Δθａが上記の所定量Δθよりも大きいか判定し、ＮＯつまり所定量Δθ以下であれば、アクセルペダル開度θａの変化を無視するものとし、圧縮比可変制御は行わない（ステップ６）。つまり、そのままの圧縮比に維持する。アクセルペダル開度θａの変化量Δθａが所定量Δθよりも大きければ、ステップ７へ進み、アクセルペダル開度θａの変化に応答して、圧縮比を可変制御する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明に適用される可変圧縮比機構の一例を示す構成説明図。
【図２】低車速における目標圧縮比の特性と高車速における目標圧縮比の特性とを対比して示す特性図。
【図３】圧縮比制御の処理の流れを示すフローチャート。
【図４】アクセルペダル開度θａの微小変化に対する圧縮比の変化を示すタイムチャート。
【図５】車速と所定量Δθとの関係を示すタイムチャート。
【符号の説明】
【００２９】
１…クランクシャフト
２…ロアリンク
３…ピストン
５…アッパリンク
６…コントロールリンク
７…コントロールシャフト  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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